Hochfrequente PCB-Materialien: Wie wählt man das Beste für 5G-, HF- und Mikrowellenanwendungen?

In der Hochfrequenzelektronik, wo Signale mit 1 GHz und darüber hinaus reisen, ist die Materialwahl nicht nur ein Detail, sondern die Grundlage der Leistung.oder SatellitenempfängerWenn Sie schlecht wählen, werden Sie mit einem übermäßigen Signalverlust, thermischen Ausfällen oder inkonsistenten Leistungen konfrontiert.Dieser Leitfaden erläutert die kritischen Faktoren bei der Auswahl von Hochfrequenz-PCB-Materialien, mit Nebenvergleichen, um Ihre Entscheidung zu vereinfachen.

Wichtige Eigenschaften von Hochfrequenz-PCB-Materialien
Hochfrequenzsignale (1 GHz+) verhalten sich anders als Niedriggeschwindigkeitssignale: Sie sind empfindlicher auf Widerstand, Wärme und sogar winzige Schwankungen des PCB-Substrats.Konzentration auf diese nicht verhandelbaren Immobilien:

Dielektrische Konstante (Dk): Messen, wie gut ein Material elektrische Energie speichert.2) Verursachen von Impedanzfehlern und Signalreflexionen.
Verlusttangent (Df): Zeigt Energieverlust als Wärme an. Niedrigere Df = weniger Verlust; wichtig für Fernsignale (z. B. 5G-Türme).
Wärmeleitfähigkeit: Hochfrequenzkreise erzeugen Wärme; Materialien mit guter Wärmeübertragung (≥ 0,5 W/m·K) verhindern Überhitzung.
Feuchtigkeitsbeständigkeit: Wasser erhöht Dk und Df. Materialien mit geringer Wasserabsorption (< 0,1%) sind in feuchten Umgebungen besser geeignet.

Top-Materialien für die Hochfrequenz-PCB-Herstellung
Hier ist, wie sich die beliebtesten Hochfrequenzmaterialien stapeln:

Wie man das richtige Material für sein Projekt auswählt
Folgen Sie diesem Rahmen, um das Material an die Anwendung anzupassen:

1Beginnen Sie mit den Frequenzanforderungen.
a.<2 GHz: Standard FR-4 ist für kostensensitive Konstruktionen geeignet (z. B. für Router für Verbraucher).
b.2·6 GHz (5G-Sub-6): Rogers RO4350B stellt Leistung und Kosten in Einklang.
c. 24+ GHz (mmWave/Radar): PTFE oder Isola I-Tera MT minimieren Verluste bei ultrahohen Frequenzen.

2Faktor der Umweltbedingungen
a.Außen-/harte Umgebungen: Vorrang für eine geringe Wasseraufnahme (z. B. Rogers RO4350B, PTFE) geben, um Dk-Veränderungen des Regen-/Feuchtigkeitsniveaus zu vermeiden.
b.Hochtemperatur-Einstellungen (z. B. Fahrzeugmotorräume): Materialien mit Tg (Glasübergangstemperatur) > 150 °C (z. B. Isola I-Tera MT) wählen.

3. Balance Leistung und Kosten
PTFE bietet den geringsten Verlust, kostet aber 3×5x mehr als FR-4. Für Prototypen oder Low-Volume-Projekte trifft Rogers RO4350B den Sweet Spot.Nelco N4000-13E senkt die Einheitskosten bei gleichzeitiger Zuverlässigkeit.

4. Sicherstellung der Herstellungskompatibilität
Einige Hochfrequenzmaterialien (z. B. PTFE) erfordern eine spezielle Herstellung:

a. Laserbohrungen für enge Toleranzen.
b. Kontrollierte Lamination zur Vermeidung von Verformungen.
c. Kompatibilität mit dünnem Kupfer für feine Spuren.

Arbeiten Sie mit Herstellern zusammen, die Erfahrung mit dem von Ihnen gewählten Material haben.

Häufige Fehler, die man vermeiden sollte
a. Übersehen der Dk-Stabilität: Ein Material mit einer guten Dk-Stabilität, aber einer hohen Schwankung (z. B. ±0,5) verursacht Impedanzprobleme.
b.Ignorieren des thermischen Managements: Hohe Df-Materialien (z. B. Standard-FR-4 bei 6 GHz) erzeugen überschüssige Wärme; kombinieren Sie sie mit Wärmeabnehmern oder wechseln Sie zu Alternativen mit niedriger Df-Wärme.
c.Auswahl allein nach Kosten: Eine Einsparung von 10% an Material kann zu 50% höheren Ausfallraten bei Feldversuchen führen.

Schlussfolgerung
Bei der Auswahl von Hochfrequenz-PCB-Materialien geht es darum, die Leistungsbedürfnisse mit praktischen Einschränkungen abzugleichen.Verwenden Sie die Vergleichstabelle, um die Optionen abzuwägen, und mit den Herstellern frühzeitig zusammenarbeiten, um die Kompatibilität sicherzustellen.

Das richtige Material verhindert nicht nur Signalverlust, sondern erschließt auch das volle Potenzial Ihres Hochfrequenzdesigns.